随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高,人们对能源消费的高需求以及传统能源所带来的环境问题亟需解决。核聚变能具有氘资源丰富、能量增值率高以及核废料产出低等优点,被认为是解决未来能源问题的重要途径之一。然而,聚变堆苛刻的服役环境要求偏滤器热沉材料能够长时间抵抗高热流和中子辐照,以保证聚变堆能够长期稳定的运行。铜合金有着高热导率、高热稳定性、良好的强度以及抗中子辐照性能等优点,被认为是聚变堆偏滤器中首要的候选热沉材料。其中,沉淀强化的CuCrZr合金因其在中低温下优异的强度和良好的导热性能而成为首选的热沉材料。然而,CuCrZr合金较低的高温强度极大地限制了其服役温度范围,亟需研发能够适用于未来聚变堆热沉材料的高性能铜合金。因此,本文针对下一代聚变堆候选热沉材料的研究选择Y2O3、WC和W三种纳米尺寸弥散相来制备高性能弥散强化铜合金。分别研究了弥散强化铜合金的力学性能、热稳定性和导热性能。论文的主要研究内容及研究结果如下:采用柠檬酸溶胶凝胶法和放电等离子体烧结（SPS）技术制备了 Cu-1wt%Y2O3合金,并对合金的组织和性能进行了表征。对合金块体的测试结果表明,烧结态试样的平均晶粒尺寸和Y2O3粒径分别为0.42 μm和16.4 nm;800℃退火后后仍能保持基本稳定（分别为0.45μm和17.0 nm）。合金室温抗拉强度为572 MPa,800℃退火后保持在563 MPa左右;900℃退火后强度为532 MPa。合金热导率相比纯铜下降较为明显（308 Wm-1K-1）,这是因为添加的Y2O3热导率较低（27 Wm-1K-1）。分别采用柠檬酸溶胶凝胶和高能球磨的方法制备了 Cu/WC复合粉体,并结合SPS制备了 WC弥散强化铜合金。研究了不同工艺中WC的分布情况以及WC的添加对合金力学性能和微结构的影响。结果表明,柠檬酸溶胶凝胶法合成的Cu-5wt%WC和Cu-10wt%WC合金抗拉强度分别为238 MPa和235 MPa左右,且均为脆性断裂。而柠檬酸溶胶凝胶结合高能球磨制备的Cu-5wt%WC合金强度和延伸率分为248 MPa和12.3%,且室温下的热导率约为192.3 Wm-1K-1。较低的力学性能和热导率主要是因为两种方法制备的WC弥散强化铜合金中WC都出现了明显的团聚以及添加的WC热导率较低（110 Wm-1 K-1）。为了提高合金的热导率,选择具有更高热导率的W（173 Wm-1K-1）作为弥散相。采用高能球磨和SPS技术制备了不同钨含量（0、5.5wt%、13.2wt%和20wt%）的纳米W弥散强化铜合金,研究了 W含量对合金性能和微结构的影响。结果表明,纳米W颗粒的添加使得合金的晶粒显著细化,从而提高了 Cu-W合金的强度。室温下,Cu-5.5wt%W、Cu-13.2wt%W和Cu-20wt%W合金的抗拉强度分别为330 MPa、410 MPa和495 MPa;平均晶粒尺寸分别为0.84 μm、0.65 μm和0.54 μm,Cu-20wt%W合金中W颗粒的平均粒径约为43 nm;热导率分别为325 Wm-1K-1,314 Wm-1K-1 和 307 Wm-1K-1。为了进一步提高合金热导率和力学性能,采用柠檬酸溶胶凝胶还原结合SPS技术制备了高性能的Cu-5wt%W合金,研究了合金的综合性能。溶胶凝胶法制备的Cu/W纳米粉体中W的粒径只有5.8 nm左右,并且均匀分布在Cu粉中,这对于制备高性能的纳米W弥散强化铜合金来说是至关重要的。结果表明制备的Cu-5wt%W合金具有优异的综合性能:室温抗拉强度高达706 MPa,同时热导率和电导率分别为370 Wm-1K-1和85.1%IACS左右。600℃下合金强度保持在400 MPa左右,且热导率约为358 Wm-1K-1;即使是在800℃高温下,抗拉强度依然在200 MPa以上,且热导率保持在350 Wm-1K-1以上。合金优异的性能离不开其特殊的微结构。室温下Cu-5wt%W合金平均晶粒尺寸和W粒径分别为0.48 μm和7.6 nm;800℃退火后分别为0.5 μm和6.9 nm,表现出极高的热稳定性。此外,还分析了 He+原位辐照条件下上述高性能的Cu-5wt%W合金中氦泡的形成和长大机理,结果表明在辐照过程中氦泡优先在晶界、相界和位错等缺陷处形核。本项工作将为提高弥散强化铜合金的综合性能提供借鉴意义,也为偏滤器热沉材料的发展提供参考。